大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)的研究

劉曉青

摘 要：對(duì)于大功率UPS而言，進(jìn)行數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)的研究，對(duì)電力領(lǐng)域具有較大的積極意義。主要原因在于，我國(guó)在電力方面的需求較大，而且居民在電力方面的要求日漸提高，因此需要在大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)方面進(jìn)一步深化研究，解決現(xiàn)階段發(fā)展中的一些難題，只有這樣才能更好的控制電力領(lǐng)域中的一些技術(shù)和設(shè)備，使居民在用電的過程中，少一些問題，多一些便捷。

關(guān)鍵詞：大功率；數(shù)字控制；并聯(lián)技術(shù)

對(duì)于大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)來說，在現(xiàn)階段的研究中，已經(jīng)取得了一定的成果，但對(duì)于居民的需求來說，現(xiàn)階段的成果已經(jīng)沒有辦法適應(yīng)居民快速的生活節(jié)奏和工作需求，鑒于這樣的情況，必須將大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)中的問題迅速解決，獲得突破性的進(jìn)展，只有這樣才能為居民更好的服務(wù)，同時(shí)也可以為電力領(lǐng)域做出更大的貢獻(xiàn)。對(duì)于大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)而言，主要的難點(diǎn)在于數(shù)字控制和并聯(lián)兩個(gè)方面，需要進(jìn)行綜合考慮，否則會(huì)產(chǎn)生一定的消極影響。本文就大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)進(jìn)行一定的研究。

1 冗余并聯(lián)原理

設(shè)各臺(tái)UPS電源之間的環(huán)流分別為i12、i23、i13，則有：

1.1 幅值不等相位相同時(shí)

如果各臺(tái)UPS輸出電壓的相位差 為零，但幅值差 不為零，則由式（1）及式（2）可知，輸出電壓僅有幅值差異而無(wú)相位差異時(shí)，環(huán)流主要表現(xiàn)為無(wú)功環(huán)流，因此，當(dāng)任意兩臺(tái)UPS之間存在無(wú)功差異時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值來實(shí)現(xiàn)無(wú)功輸出的均分。由此可見，對(duì)于大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)來說，需要在幅值不等相位相同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，我們從公式中可以非常明顯的看出，當(dāng)輸出電壓僅有幅值差異，卻沒有相位差異的時(shí)候，環(huán)流主要表現(xiàn)的是無(wú)功環(huán)流。鑒于這樣的情況，需要進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。這些都是大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。很多的科研機(jī)構(gòu)之所以沒有獲得較大的突破，原因就在于沒有對(duì)這些細(xì)節(jié)進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究。

1.2 相位不等幅值相同時(shí)

在大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)方面，還存在一個(gè)非常重要的情況，那就是相位不等幅值相同的時(shí)候，這是一個(gè)比較常見的情況，因此比較容易被忽略。如果對(duì)相位不等幅值相同的情況進(jìn)行系統(tǒng)的研究，一定會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。如果各臺(tái)UPS 輸出電壓的幅值差異 為零，而相位差 不為零，由式（1）及式（2）可知，輸出電壓僅有相位差異而無(wú)幅值差異時(shí)，環(huán)流主要表現(xiàn)為有功環(huán)流，因此，當(dāng)任意兩臺(tái)UPS之間存在有功差異時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)輸出電壓的相位來實(shí)現(xiàn)有功輸出的均分。由此可見，相位不等幅值相同時(shí)的研究，對(duì)于大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)的研究來說也是非常重要的，要想獲得較大的突破，需要將大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)當(dāng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都研究的較為透徹，即使是較為熟悉的環(huán)節(jié)，也需要進(jìn)行反復(fù)的研究，因?yàn)楦鱾€(gè)環(huán)節(jié)之間都有很大的聯(lián)系，只要細(xì)心的琢磨，一定會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。

2 并聯(lián)控制方案

2.1 無(wú)功與有功檢測(cè)

在大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)的研究方面，除了數(shù)字控制之外，另一個(gè)重點(diǎn)研究的方面就是并聯(lián)技術(shù)，要想開發(fā)出高效的并聯(lián)技術(shù)，首先要設(shè)計(jì)出并聯(lián)控制方案。而在此之前，需要進(jìn)行有功與無(wú)功檢測(cè)，每一環(huán)都是緊密聯(lián)系的，不允許出現(xiàn)絲毫的差錯(cuò)。在有功與無(wú)功檢測(cè)方面，最重要的就是遵循既定的公式，按照規(guī)范操作。設(shè)UPS 的輸出電壓與電流分別為：v a，vb，vc和ia，ib，ic，引入三相系統(tǒng)abc←AB變換，則有：

對(duì)于三相三線制而言，瞬時(shí)有功與無(wú)功就可以表示為：無(wú)功功率為： ，有功功率為： 。在實(shí)際的研究中。無(wú)功與有功檢測(cè)都需要根據(jù)不同的工作情況進(jìn)行，很多的因素都在不斷的變化，在公式中，我們可以非常清晰的看到，眾多的條件和變量都會(huì)在不同的情況下受到較大的影響，在結(jié)果方面，也會(huì)出現(xiàn)一定的變化，鑒于這樣的情況，我們需要將其控制在一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的范圍以內(nèi)，然后逐漸的縮小范圍，最后控制在一個(gè)較為精確的數(shù)值。這樣才能對(duì)大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)的研究產(chǎn)生較為積極的影響。

2.2 無(wú)功調(diào)壓方案

在大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)的研究中，需要進(jìn)行一定的無(wú)功調(diào)壓工作，在方案設(shè)計(jì)上，需要結(jié)合實(shí)際情況，不能單純的從理論出發(fā)，這樣反而會(huì)對(duì)實(shí)際的操作產(chǎn)生一定的消極影響。為了在無(wú)功調(diào)壓方案上做出較好的成績(jī)，科研人員經(jīng)過大量的努力，終于有所突破。無(wú)功調(diào)壓的控制框圖如下：

在圖中，Qi表示本臺(tái)UPS的輸出無(wú)功；Q aver表示多臺(tái)UPS 的輸出無(wú)功平均值；Q con表示PI調(diào)節(jié)器的輸出且作為輸出電壓給定V ref的補(bǔ)償量；V*ref表示補(bǔ)償后的輸出電壓給定，且V*ref=V ref+ Q con。這樣的無(wú)功調(diào)壓方案得到了大量的實(shí)踐應(yīng)用，效果比較顯著。

2.3 有功調(diào)壓方案

實(shí)現(xiàn)UPS有功均分的方案主要由兩部分組成：首先，采用數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）來保證任意兩臺(tái)UPS之間的相位差異比較小， 使兩臺(tái)UPS能夠并聯(lián)；其次，為了能夠?qū)崿F(xiàn)有功均分，利用頻率下垂特性來微調(diào)相位。有功調(diào)壓方案對(duì)于大功率UPS數(shù)字控制及其并聯(lián)技術(shù)具有較大的積極意義，在現(xiàn)階段的研究中，仍然在不斷的深化，相信可以獲得較大的突破。

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